JP2690969B2 - 環境装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種製品、その部品、各種材料等の温度変
化に対する特性、耐久性などをテストする、例えば熱衝
撃試験装置の如き冷熱サイクル装置や前記物品等の冷
却、耐寒テストなどをもっぱら行う低温器のような環境
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

この種の環境装置においては、物品を収容する槽内に
低温雰囲気を必要とする際、機械式冷凍装置と併用し又
は該冷凍装置とは別に単独で液化窒素、液化二酸化炭素
等の液化冷却ガスを用いる場合がある。

このように液化冷却ガスを用いた場合には、低温雰囲
気提供部、すなわち物品を収容する低温槽及び（又は）
該槽に低温気体を供給する低温空調部の圧力が液化冷却
ガスの気化膨張により陽圧となるので、その圧力を低下
させるとともに添加されたガスを外部へ排出するために
排気手段が設けられている。

該排気手段は低温雰囲気提供部に対し設けたケーブル
孔、すなわち計測機器等に接続されるケーブルを通すた
めの孔を利用したものや、かかるケーブル孔とは別個に
設けた孔からなるものであり、液化冷却ガスを使用する
試験又は処理の度に、操作者が該孔に予め装着してあっ
た閉塞用キャップを外して排気を行うものである。

また、外気吸い込み対策として前記孔にスリット付ゴ
ム製膜を設けてなる簡単な弁を設置したものもある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら従来の排気手段によると、液化冷却ガス
を使用する度に操作者がキャップを開閉しなければなら
ないので、それだけ手間を要する。また、排気用孔に外
気侵入対策が施されていないときには、液化冷却ガスの
断続使用におけるインターバルの間に、外気が排気孔を
通って前記低温雰囲気提供部に侵入し、冷却器等に霜付
が発生するという問題がある。

外気侵入対策として前記スリット付きゴム膜が排気孔
に設けられている場合でも、該ゴム膜部分を低温気体が
そのまま通過するので、該ゴム膜部分に霜付、氷結等が
発生して作動不良を起こし、最悪の場合は排気孔を閉塞
してしまうという問題がある。場合によっては、該ゴム
膜スリット部分が若干開いたままの状態で凍結するなど
して、液化冷却ガスの断続使用によるインターバルの間
に、その開いた部分から外気が侵入し、冷却器等に霜付
が発生するという問題もある。

そこで本発明の目的は、低温雰囲気を必要とする際
に、機械式冷凍装置と併用し又は該冷凍装置とは別に単
独で液化冷却ガスが採用される場合において、低温雰囲
気提供部内の圧力上昇を抑制するとともに該部分へ添加
されたガスを外部へ排出するために、該低温雰囲気提供
部内気体を確実に且つ自動的に外部へ排出することがで
き、また、液化冷却ガスの断続供給のインターバルの間
には、該雰囲気提供部へ外気が侵入することを確実に且
つ自動的に防止することができる環境装置を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記目的にしたがい、液化冷却ガスを供給で
きるように構成された低温雰囲気提供部が備えられてお
り、該低温雰囲気提供部の少なくとも一部に排気通路が
接続されているとともに該通路には外部へ排気を許すが
外部からの気体侵入を禁じる弁部が設けられており、さ
らに前記弁部を通過する気体を加熱する手段が備えられ
ていることを特徴とする環境装置を提供するものであ
る。

前記環境装置としては、（低温空調部及び液化冷却
ガス源）又は液化冷却ガス源等から低温気体を供給され
る物品収容用低温槽が備わっているだけで、高温槽が備
わっていないもの、低温槽とは別に高温空調部等から
高温気体を供給される高温槽も備わっているもの、一
つの槽が低温空調部等から低温気体を供給される低温槽
であるとともに高温空調部等から高温気体を供給される
高温槽を兼ねているもの等を挙げることができる。

前記低温雰囲気提供部とは、これらのうちいずれの場
合においても、低温雰囲気に曝される部分、すなわち物
品収容用低温槽、低温空調部等である。従ってまた、液
化冷却ガス供給の態様としては、物品収容用低温槽、低
温空調部又はこれら双方に対するものが考えられる。

前記低温雰囲気提供部に対する前記排気通路の接続も
該低温雰囲気提供部を構成する低温空調部、物品収容用
低温槽又はこれら双方に対するものが考えられる。

前記加熱手段としては、前記弁部より上流側において
前記排気通路周囲又は該排気通路内に設けられた電気ヒ
ータ等のヒータや前記弁部を加熱することができるヒー
タ又はこれらの適当な組み合わせ等を考えることができ
るが、低温槽とは別に高温雰囲気提供部が設けられてい
る場合には、前記加熱手段を該高温雰囲気提供部の少な
くとも一部からなるものとし、前記排気通路を前記弁部
を通過する気体が該高温雰囲気提供部の少なくとも一部
により加熱されるように配置してもよい。

また、低温槽が高温空調部に接続されていて高温槽を
兼ねるときには、該高温空調部を加熱手段とし、前記排
気通路を、前記弁部を通過する気体が該高温空調部によ
って加熱されるように配置してもよい。

〔作 用〕

本発明環境装置によると、低温雰囲気提供部には別途
用意した液化窒素、液化二酸化炭素等の液化冷却ガスを
添加することができる。低温雰囲気提供部に所定温度の
低温雰囲気を得るために、液化窒素、液化二酸化炭素等
の液化冷却ガスが添加されて該雰囲気提供部の圧力が上
昇すると、前記弁部が自動的に開き、該雰囲気提供部の
内圧が低下するとともに添加されたガスが外部へ排出さ
れる。

また、液化冷却ガスの断続添加のインターバルの間に
低温雰囲気提供部内が陰圧となったときには、前記弁部
が自動的に閉じて外気の該部分への侵入を防止する。

なお、冷却ガス噴射制御弁等の故障により、ガスが噴
射しつづけて低温雰囲気提供部が陽圧状態のときには、
前記弁部が開き続けて排気が続けられる。

低温雰囲気提供部における除霜時に陽圧の高温高湿気
体が発生したときにも前記弁部が開いて排気される。

〔実 施 例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図及び第２図に概略断面にて示される各実施例
は、各種製品、その部品、材料等の温度変化に対する特
性を調べる熱衝撃試験等に利用される環境試験装置とし
ての冷熱サイクル装置である。

第１図の環境試験装置は低温雰囲気提供部及び高温雰
囲気提供部を備えており、低温雰囲気提供部は低温空調
部10及び該空調部から低温気体を供給される低温槽３か
らなり、高温雰囲気提供部は高温空調部20及び該空調部
から高温気体を供給される高温槽４を備えている。

高温槽４と低温槽３は上下二段に配置されており、全
体は断熱壁６によって囲繞されている。但し図上手前側
には各槽に対し図示しない断熱扉が回動自在に設けられ
ている。

低温空調部10は下から上へ順次液化冷却ガス導入回路
５、冷却器91、低温槽加熱器92及び気体撹拌用ファン装
置７を備えており、これら各部の適当な運転にょり低温
気体が低温槽３内を図上矢印Ａ方向に循環する。

液化冷却ガス導入回路５は図示しない液化冷却ガス源
に接続されており、電磁弁51の開成によって該冷却ガス
源から冷却ガスを低温槽３内へ導く。高温空調部20は下
から上から順次高温槽加熱器８及び気体撹拌用ファン装
置70を備えており、これらの運転により高温気体が高温
槽４内に循環せしめられる。

低温槽３と高温槽４とはその途中を仕切る断熱壁に設
けられた孔60を介して互いに連通している。

該孔60には試料棚装置12が昇降自在に配置されてお
り、該棚装置12は図示しない駆動手段により高温槽４又
は低温槽３に配置される。図示の状態では棚装置12は高
温槽４に配置されており、下端プレート122が孔60を閉
じている。なお、棚装置12が低温槽３に配置されるとき
には上端プレート121が孔60を閉じる。

低温槽３には排気ダクト２の形態の排気通路が接続さ
れている。該排気ダクト２は断熱壁６内を通り、装置上
端に開口している。該開口部21にはネオプレンゴム製の
片持ち支持板状弁体を備えた逆止弁１が設けられてい
る。前記排気ダクトにはその上部が高温槽によって加熱
されるように高温槽に接近して配置されている。

この実施例装置によると、図示しない試料は試料かご
11に入れられて棚装置12に納められる。該試料を高温さ
らしするときには、図示のように試料棚装置12を高温槽
４内に配置する。高温さらし前の待機中及び高温さらし
においては、加熱器８及び撹拌装置70が運転される。

試料を低温さらしするときには、棚装置12を下降させ
て低温槽３内に配置する。低温さらし前の待機中及び該
低温さらしにおいては冷却器10及び撹拌装置７が運転さ
れ、さらに必要に応じ低温槽加熱器９も運転されるが、
一層速やかに所定の低温で低温さらしを開始する必要が
あるときなどは、電磁弁51を開いて冷却ガスを低温槽３
内へ噴出せしめる。低温槽３に冷却ガスが添加される
と、槽３及び空調部10内は陽圧となるが、その圧力が大
気圧より高圧の予め定めた圧力以上になると、これら部
分の気体は速やかに自動的にその圧力でもって弁１を開
き、装置外へ出る。その場合、槽３内から弁１へ通過す
る気体はダクト２の上半部を通過するときに、高温槽４
から熱をうけて昇温したのち弁１から排気されるので、
弁１に結露が氷結が発生し、これが作動不良をおこすと
いうおそれはない。また冷却ガスの断続添加によるイン
ターバルの間に槽３内が陰圧となったときには、装置外
気圧によりただちに弁１は閉じ、外気の槽３及び空調部
10への侵入は防止される。また、このように外気侵入が
防止されるため、もし外気侵入があれば大量に発生する
であろう冷却器91等への霜付も防止される。

低温さらし時に、冷却ガス導入回路５における電磁弁
51が故障する等して冷却ガスが必要以上に低温槽３内へ
流入したときも、弁１が自動的に開いて排気されるの
で、槽３及び空調部10内の異常圧力上昇は防がれ、従っ
て試料及び環境試験装置それ自体も完全に保護される。

低温空調部10における冷却器91の除霜時に槽３及び空
調部10内が陽圧の高温高湿状態になったときも、弁１は
自動的に開き、除霜作業を速やかならしめる。

次に第２図に示す実施例環境試験装置について説明す
る。

第２図の装置は、中央部に高温槽と低温槽を兼ねる一
つの槽30を備えており、槽30の上側に高温空調部200を
連設するとともに、下側に低温空調部100を連設し、全
体を断熱壁60で囲繞したものである。但し、槽30は断熱
扉301によって開閉可能となっている。

高温空調部200は高温加熱器80及び高温送風機700を備
えている。高温空調部200と槽30の間には開閉自在のダ
ンパ201及び202が設けられており、槽30を高温さらしす
るときには該ダンパが開かれる（気流は図上矢印Ｃ方
向）。

低温空調部100は冷却器910、除霜用加熱器920、蓄冷
器930及び低温送風機7Aを備えている。低温空調部100と
槽30との間には開閉自在のダンパ101、102が設けられて
おり、槽30を低温さらしするときには、該ダンパが開か
れる（気流は図上矢印Ｄ方向）。

低温空調部100には排気通路20が接続されており、該
通路は断熱壁60の中を通って、装置上端へ開口してい
る。該通路の上部20Aはここを通る気体が高温空調部に
よって加熱されるように、高温空調部200に近接して配
置されている。

通路20の上端開口は第１図の装置において採用されて
いる逆止弁１と同じ構造の弁１を備えている。

低温空調部100にはさらに液化冷却ガス導入回路50が
接続されており、該回路中の電磁弁501を開くと、図示
しない冷却ガス源から冷却ガスを空調部100、さらには
槽30へ導くことができる。

なお槽30の奥壁には開閉自在の一対のダンパ130（図
には手前の一つだけが現れている）が設けられており、
該ダンパ130を開いて、槽30を外気により常温さらしで
きる。

本実施例によれば、図示しない試料は槽30に配置され
たままの状態で高温さらし、低温さらし又は常温さらし
される。低温さらしにおいては、必要に応じ電磁弁501
が開かれ、冷却ガスが導入される。

排気通路20及び該通路上端開口の弁１の働きは第１図
の装置における排気通路２及び弁１の働きと同様であ
り、冷却ガスの供給により低温空調部100の気圧が大気
圧より高圧の予め定めた圧力以上になると該弁が開き、
高圧気体を外部へ放出する。

低温空調部100において冷却器910等の除霜を行うとき
には、通常はダンパ101及び102は閉じられる。

なお、本実施例のように低温空調部100に液化冷却ガ
ス導入回路50を接続すると、冷却ガスを直接試料に吹き
かけることがないので、試料が吹き飛ぶ等のおそれがな
い。また、本実施例のように、さらに、排気通路20が空
調部100に接続されていると、冷却ガスの噴射制御が不
能となったときにはダンパ101、102を閉じて試料の過冷
却というトラブルを防止することができる。

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、他に
もさまざまな態様で実施することができる。

例えば排気通路20を低温空調部100にではなく槽30に
設けてもよい。このように設けると次のような利点があ
る。

すなわち、槽30を低温さらし、常温さらし、高温さら
しと順次さらすと、低温さらしから常温さらしへ移行し
たとき、槽30内の物品や壁面に結露し、その後の高温さ
らしでその結露水が飽和水蒸気となり、その水蒸気圧力
等で槽30内圧力が上昇することがあるが、そのときにも
前記弁１が開いてその圧力を外部へ放出する。もしこの
場合、槽30に対しこのような排気通路及び弁がなけれ
ば、槽30内の高圧水蒸気がこれより低圧下にある低温空
調部100へダンパ101、102の隙間等から侵入し、その結
果蒸発器等へ霜付きが発生し、それだけ低温空調部の除
霜（デフロスト）間隔を縮めなければならず、またそれ
だけ装置を効率良く連続運転できなくなるのであるが、
この問題も解決されるのである。

なお、ガス導入回路50を槽30に接続したときには、冷
却ガスを試料のある槽へ直接吹くので、冷却の効率が良
いという利点はある。

また、第１図の実施例における排気通路２の上半部は
高温槽４内を通るパイプであってもよく、第２図の実施
例における排気通路20の上半部は、高温空調部200内を
通るパイプであってもよい。また前記弁１はこれに限定
されるものではなく本発明の目的を達成し、効果を奏す
るものであれば様々のタイプの弁を採用することができ
る。さらに前記低温空調部10、100を備えず、これに代
えて液化冷却ガス導入回路のみを備える場合も考えられ
る。

〔発明の効果〕

本発明によると、次の利点を有する環境装置を提供で
きる効果がある。

低温雰囲気を必要とする際に、機械式冷凍装置と併
用し又は該冷凍装置とは別に単独で液化冷却ガスが採用
される場合において、低温雰囲気提供部内の異常圧力上
昇の防止及び該雰囲気提供部へ添加されたガスの外部排
出のために、該雰囲気提供部内気体を確実にかつ自動的
に外部へ排出することができるとともに、液化冷却ガス
の断続供給のインターバルの間には、前記雰囲気提供部
内へ外気が侵入することを確実にかつ自動的に防止する
ことができ、それだけ冷却器等への霜付きを減少させる
ことができる、 液化冷却ガス導入回路が備わっている場合におい
て、該回路の開閉弁が故障する等して冷却ガスが必要以
上に該雰囲気提供部内に流入したときも、そこの気体が
自動的に排気され、そこの異常圧力上昇が防止され、従
って試料及び環境装置それ自体も安全に保護される、 除霜時に低温雰囲気提供部内が陽圧になったとき
も、該雰囲気提供部内の高温高湿の気体が自動的に排気
され、それだけ除霜作業を速やかに行うことができる、 前記低温雰囲気提供部内から排出される低温気体を
温める加熱手段として、高温雰囲気提供部（高温槽、高
温空調部等）があるときにこれを利用するときには、別
個の加熱手段を必要としないのでそれだけ環境装置全体
が安価に提供されるとともに、エネルギーの節約にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略断面図、第２図は本発
明の他の実施例の概略断面図である。 ３……低温槽、 ４……高温槽、 30……低温槽及び高温槽を兼ねる槽、 ２、20……排気通路、 １……弁、 10、100……低温空調部、 20、200……高温空調部。 ５、50……液化冷却ガス導入回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−88369（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−245219（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−20148（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液化冷却ガスを供給できるように構成され
   た低温雰囲気提供部が備えられており、該低温雰囲気提
   供部の少なくとも一部に排気通路が接続されているとと
   もに該通路には外部へ排気を許すが外部からの気体侵入
   を禁じる弁部が設けられており、さらに前記弁部を通過
   する気体を加熱する手段が備えられていることを特徴と
   する環境装置。
2. 【請求項２】前記低温雰囲気提供部とは別に、高温雰囲
   気提供部が設けられており、前記加熱手段が該高温雰囲
   気提供部の少なくとも一部からなっており、前記排気通
   路は前記弁部を通過する気体が該高温雰囲気提供部の少
   なくとも一部により加熱されるように配置されている請
   求項１記載の環境装置。
3. 【請求項３】前記低温雰囲気提供部が物品を収容する低
   温槽を備えており、該槽はさらに高温空調部に接続され
   ていて高温槽を兼ねており、前記加熱手段が該高温空調
   部であり、前記排気通路は前記弁部を通過する気体が該
   高温空調部により加熱されるように配置されている請求
   項１記載の装置。